Вода нагревается на t—t1, и приращение ее энергии равно c1m1 (t—t1), где с 1 — удельная теплоемкость воды, m1 — масса воды в калориметре. Предположим, что — калориметр и мешалка сделаны из одного материала и общая их масса равна m3, а удельная теплоемкость их материала равна c3. Энергия калориметра и мешалки получит приращение, равное c3m3 (t—t1). Энергией, необходимой для нагревания термометра, можно пренебречь, так как она обычно невелика. Приравнивая убыль энергии тела приращению энергии воды, калориметра и мешалки, получимЭто равенство часто называют уравнением теплового баланса. Разрешая его относительно с 2, находимТаким образом, измерив t, t1, t2 m1, m2 и m3, найдем удельную теплоемкость исследуемого тела с 2, если известны удельные теплоемкости воды c1 и материала калориметра с 3. Удельная теплоемкость воды с 1 может быть принята равной 4,18 кДж/ (кг•К) (§ 208). Удельную теплоемкость материала калориметра с 3 нужно определить отдельно: например, путем наблюдения теплового баланса при опускании в калориметр тела, сделанного из того же материала, что и стенки калориметра (т.е. сделав с 2=с 3). Определив раз навсегда удельную теплоемкость материала калориметра с 3, мы сможем делать все дальнейшие определения, используя полученное соотношение. Удельная теплоемкость ряда веществ приведена в табл. 5. В тех случаях, когда температура не указана, значения удельной теплоемкости даны для комнатной температуры, В таблице показано на примере воды, меди и свинца, что удельная теплоемкость зависит от температуры. У твердых тел при повышении температуры она увеличивается. При очень низких температурах удельная теплоемкость всех тел быстро падает. Следует обратить внимание на очень большую по сравнению с другими веществами удельную теплоемкость воды. Заслуживает внимания также то, что удельная теплоемкость льда вдвое меньше теплоемкостиТаблица 5. Удельная теплоемкость некоторых веществводы. У других веществ теплоемкости в твердом и жидком состояниях также резко отличаются друг от друга. Зная удельную теплоемкость вещества, всегда можно рассчитать, какое количество воды имеет такую же теплоемкость, как и данное тело (так называемый водяной эквивалент). Пусть, например, стакан калориметра сделан из латуни и имеет массу 100 г. Его теплоемкость равна 0,100X390=39 Дж/К. Следовательно, водяной эквивалент этого стакана равен 39 Дж/К: 4180 Дж/ (кг•К)=0,0093 кг=9,3 г. Нагревая в таком стакане 300 г воды, можно считать, что мы нагреваем только воду, но в количестве не 300 г, а 309,3 г. Теперь можно ответить на вопрос, каким образом в опыте, описанном в § 203, Джоуль мог учесть нагревание, кроме воды, также и сосуда. Он мог сделать это, пользуясь понятием водяного эквивалента.209,1. Два куска из одинакового материала (например, оба железные), но разной массы нагреты до различных температур. Увеличится или уменьшится их общий объем, если горячий кусок передаст некоторое количество теплоты холодному? 209,2. В латунный стакан массы 163 г, имеющий температуру 17 °С, вливают 100 г воды при 50 °С и 200 г воды при 10 °С. Пренебрегая обменом теплотой с окружающими телами, определите окончательную температуру воды, Предположим, что температуры вливаемых порций воды равны указанным выше, но что имеет место обмен теплотой через стенки сосуда с окружающими предметами. Как повлияет это обстоятельство на окончательную температуру воды в случае, если сперва наливается горячая, а потом холодная вода, и в случае, когда порядок наливания воды обратный? Задача 8 класс
